Устройство для измерения обводненности нефти в скважинах Российский патент 2004 года по МПК E21B47/00 G01N9/36 

Изобретение относится к области разработки и эксплуатации нефтяных месторождений, в частности к измерению обводненности нефти в скважинах.

Наиболее распространенный метод определения обводненности нефти в скважинах, используемый на нефтяных месторождениях, заключается в периодическом взятии проб с последующим анализом их в химической лаборатории. Этот метод основан на том, что при известном объеме масса водонефтяной жидкости прямо пропорциональна ее плотности. Основной недостаток этого метода - это невозможность его автоматизации. Существуют и другие методы измерения плотности жидкости: поплавковые, гидростатические, вибрационные, радиоактивные и др. [1], которые не находят применения в нефтедобывающей промышленности из-за специфических условий производства;

- объект измерения - водонефтяная жидкость с растворенным в ней газом очень сложный;

- полевые условия работы такого устройства.

Из уровня техники известен плотномер сильфонный с унифицированным пневмопреобразователем типа ПЖС-П [1]. В этом устройстве измеряется гидростатическое давление столба жидкости при постоянной его высоте. Жидкость, содержащаяся в измерительной емкости, действует на измерительные сильфоны, разнесенные по высоте и связанные между собой коромыслом. Сильфоны изолированы от жидкости и в них подается воздух. Гидростатическое давление жидкости приводит к неодинаковой деформации измерительных сильфонов. Это перемещение сильфонов передается коромыслу, связывающему измерительные сильфоны, и затем через систему рычагов с помощью унифицированного пневмопреобразователя к пьезометрическому датчику давления.

К недостаткам известного устройства [1] следует отнести:

- сложность устройства, требующая квалифицированного обслуживающего персонала и исключающая работу в полевых условиях;

- наличие сжатого воздуха, которое требует дополнительных затрат;

- сложность объекта измерения, непрерывное выделение газовой фазы в замкнутом объеме измерительной емкости.

Ближайшим аналогом заявленного является устройство для измерения обводненности нефти, содержащее измерительную емкость и датчик для измерения давления [2].

Основным недостатком устройства [2] является его сложность.

Задача изобретения заключается в упрощении устройства для автоматического измерения обводненности нефти при одновременном повышении надежности его работы на нефтяных месторождениях.

Выполнение задачи достигается тем, что принцип действия устройства непосредственно связан с работой автоматизированной групповой замерной установки (АГЗУ), например, типа "Спутник АМ-40", используемой для измерения дебита скважин на нефтяных месторождениях [3]. Следует отметить, что работа АГЗУ типа "Спутник А" не предусматривает измерение другого значимого для разработки нефтяного месторождения параметра - обводненности нефти. Измерение дебита нефтедобывающих скважин с помощью АГЗУ осуществляют путем кратковременного пропускания жидкости, накопившейся в сепараторе, через турбинный измеритель расхода. Циклический метод измерения дебита нефтедобывающих скважин обеспечивает пропускание потока жидкости через счетчик в узком диапазоне изменения расхода, что позволяет проводить измерение дебита скважин в широком диапазоне. Водонефтяная жидкость, прошедшая через счетчик, поступает в измерительную емкость устройства, разделенную перегородкой на две камеры, и перетекает из одной камеры в другую. Прохождение жидкости через счетчик и устройство происходит при закрытом газовом клапане. По завершении цикла измерения расхода с помощью АГЗУ измерительная магистраль перекрывается регулятором расхода и в измерительной камере устройства остается столб жидкости, высота которого определяется высотой перегородки. Завершению цикла измерения дебита соответствует открытие газового клапана, и в верхнюю часть устройства подается газ из сепаратора АГЗУ, который продувает сливную камеру устройства. Измерение гидростатического давления столба жидкости производится с помощью дифференциального манометра при закрытом состоянии регулятора расхода.

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что измерение гидростатического давления жидкости по высоте ее столба известно. Однако при использовании заявляемого устройства с АГЗУ, принцип действия которого основан на накоплении жидкости в сепараторе с последующим пропусканием ее через счетчик, позволяет измерять гидростатическое давление после пропускания очередной порции водонефтяной жидкости. Строго фиксированная высота столба жидкости позволяет повысить надежность определения плотности. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

Техническая сущность изобретения поясняется принципиальной схемой устройства, приведенной на чертеже.

Устройство для измерения обводненности нефти в скважинах содержит измерительную емкость 1, разделенную перегородкой 2 на две камеры: измерительную 3 и сливную 4. Измерительная камера имеет два патрубка 5 и 6 для присоединения датчика давления 7. В верхней части емкости устройства имеется патрубок 8, соединенный трубкой 9 с нижней частью сливной камеры.

Устройство работает следующим образом. Очередная порция водо-нефтяной жидкости поступает от АГЗУ в измерительную камеру 3 устройства и перетекает через перегородку 2 в сливную камеру 4 и далее на выход из устройства. По завершении цикла измерения расхода измерительная магистраль АГЗУ перекрывается и в измерительной камере 3 остается столб жидкости, высота которого определяется высотой перегородки 2. Газ, поступающий в устройство от АГЗУ через патрубок 8, продувает и освобождает от жидкости сливную камеру 4. Трубка 9 необходима для выравнивания давления в верхней части измерительной емкости и нижней части сливной камеры 4. Эта трубка исключает образование газовой пробки в верхней части устройства и, соответственно, перетекание жидкости из измерительной камеры 3 в сливную камеру 4 после прекращения подачи водонефтяной жидкости в устройство. С помощью датчика давления 7, например дифференциального манометра "Сапфир ДД", измеряется гидростатическое давление столба жидкости, находящейся в измерительной камере 3.

Автоматизация процесса измерения обводненности непосредственно связана с работой АГЗУ, которая открывает и закрывает магистраль с турбинным счетчиком объемного расхода жидкости, а также автоматически подключает к сепаратору АГЗУ тестируемые скважины. После протекания очередной порции водонефтяной жидкости через устройство сигнал от датчика давления 7 поступает в контроллер, управляющий работой АГЗУ. Контроллер проводит пересчет давления в плотность, а плотность в коэффициент обводненности. Полученный результат автоматически отправляется в базу данных или другое хранилище.

Работа заявляемого устройства для измерения обводненности нефти в скважинах в комплекте с АГЗУ, например, типа "Спутник АМ-40" на нефтяных месторождениях обеспечивает надежное определение воды и нефти в жидкости. Простота устройства не требует квалифицированного обслуживающего персонала, при этом исключается необходимость взятия проб жидкости с последующим их анализом в химической лаборатории. Таким образом, использование устройства для измерения обводненности нефти в скважинах совместно с АГЗУ, измеряющей дебит нефтедобывающих скважин, позволяет автоматизировать процесс измерения обводненности водонефтяной жидкости непосредственно на нефтяных месторождениях.

Источники информации

1. Исакович Р.Я., Попадько В.Е. Контроль и автоматизация добычи нефти и газа: Учебник для техникумов. -М.: Недра, 1985.

2. Патент США № 5394339 A, кл. G 01 N 9/26, публ. 28.02.1995.

3. Исакович Р.Я., Логинов В.И., Попадько В.Е. Автоматизация производственных процессов нефтяной и газовой промышленности. Учебник для вузов. -М.: Недра, 1983, с. 314-344.

Изобретение относится к области эксплуатации нефтяных месторождений и может быть использовано для измерения обводненности нефти. Изобретение позволяет упростить устройство для автоматического измерения обводненности нефти при одновременном повышении надежности его работы. Устройство содержит измерительную емкость и датчик измерения давления. Измерительная емкость разделена перегородкой на измерительную и сливную камеры. В верхней части измерительной емкости имеется патрубок для продувания сливной камеры газом, соединенный трубкой с нижней частью сливной камеры. 1 ил.

Устройство для измерения обводненности нефти в скважинах, содержащее измерительную емкость, датчик измерения давления, отличающееся тем, что измерительная емкость содержит перегородку, разделяющую ее на измерительную и сливную камеры, и в верхней части измерительной емкости имеется патрубок для продувания сливной камеры газом, соединенный трубкой с нижней частью сливной камеры.